【博微电气】热量传播的基本方式和控制方程

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【博微电气】热量传播的基本方式和控制方程

热量传播有三种形式:导热、对流和辐射。这三者可以单独出现,也可以二种或者三种方式同时出现。

 

1.导热的基本方程

导热是由于在同一种介质中由于温度梯度而产生的传热现象。

 

Q=-KA(Dt/Dx)

 

K—导热系数,W/m.K或W/m.℃      A—导热方向上的截面面积,m2

 

Dt—x方向上的温度变化,℃         Dx—X方向上的距离,m

 

方程中,负号不代表数值,只代表方向。根据方程的形式,可以看出,要增强散热量,减小温升,可以增加导热系数,用导热系数高的材料,如铜(约360W/m℃)或铝(约160W/m℃);增加导热方向上的截面积;减小导热方向上的路径。对于一个整体的变压器而言,其内部各个部件之间的传热大部分都由导热完成。

 

  1. 对流的基本方程

对流是由流体与流体流经的固体表面之间存在的温差产生的换热现象。

 

Q=-hA(Tw- Ta

 

h—对流换热系数,W/m2.K或W/m2.℃   A—有效对流换热面积,m2

 

Ta冷却空气温度,℃;                  Tw—热表面温度,℃

 

由方程可见,要增强对流换热,可以加大换热系数和换热面积。加大换热系数的方法有强制对流,提高环境温度等,将在后文做详细讨论。对流换热带走了变压器95%以上的热量,是变压器散热的及其重要的环节。

 

3.辐射的基本方程

1

σ—史蒂芬-玻尔兹曼常数   ε1,ε2—分别为高温物体表面和低温物体表面的黑度

 

F12—表面1到表面2的角系数。即表面1向空间发射的辐射落到表面2的百分数

 

A1,A2—物体1,2的有效辐射面积,m2

 

T1, T2—分别为物体1和物体2的绝对温度,K

 

由方程可见,要增加辐射换热,可以提高热源表面的黑度和到冷表面的角系数,

增加表面积。对于我司的产品来说,变压器整体温度不高,辐射效果不明显。对于PDU来说,可以用机箱涂黑的方式来提高表面黑度。